光照射装置、光照射方法和存储介质
技术领域
本发明涉及光照射装置、光照射方法和存储介质。
背景技术
专利文献1记载了：在半导体器件的制造工艺中，依次进行在基片的表面形成抗蚀剂膜的步骤、进行曝光的步骤、将抗蚀剂图案化的步骤、对抗蚀剂的整个面照射波长200nm以下的光的步骤、进行抗蚀剂膜的下层膜的蚀刻的步骤。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-127037号公报。
发明内容
本发明提供一种能够有效提高光照射处理的稳定性的光照射装置。
本发明的一个方面的光照射装置包括：收纳基片的处理室；收纳能量射线的射线源的线源室；将处理室与线源室分隔开的分隔壁；多个窗部，其设置在分隔壁，能够使从射线源向处理室内的基片出射的能量射线透射；和多个气体释放部，其分别设置在处理室内的多个窗部的周围，沿多个窗部的表面释放非活性气体。
根据本发明，能够提供一种可有效提高光照射处理的稳定性的光照射装置。
附图说明
图1是例示光照射装置的概略构成的示意图。
图2是例示气体释放部的概略构成的示意图。
图3是表示光照射装置的变形例的示意图。
图4是表示气体释放部的变形例的示意图。
图5是表示气体释放部的变形例的平面图。
图6是例示排气引导部的概略构成的示意图。
图7是例示控制器的功能性结构的框图。
图8是例示控制器的硬件构成的框图。
图9是例示光照射工序的流程图。
图10是例示升华物附着于窗部时的影响的图表。
附图标记说明
1：光照射装置，11：处理室，12：线源室，13：分隔壁，15：窗部，15a：窗部15的中心，16：气体流路，30：射线源，70：处理用气体供给部(气体供给部)，82：缓冲空间(第1缓冲空间)，83：隙缝，84：通气孔，85：缓冲空间(第2缓冲空间)，90：排气部。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明实施方式。在说明中，对相同要素或具有相同功能的要素标注相同的附图标记，省略重复的说明。
【光照射装置】
(装置整体构成)
本实施方式的光照射装置1是对形成在基片的表面上的感光性覆膜或者感光性图案照射能量射线的装置。作为基片的具体例，能够列举半导体晶片。作为感光性覆膜的具体例，能够列举抗蚀剂膜。作为感光性图案的具体例，能够列举通过抗蚀剂膜的显影处理形成的抗蚀剂图案。
例如，光照射装置1照射用于改善抗蚀剂膜的表面的粗糙度、抗蚀剂图案的表面的粗糙度、或者抗蚀剂图案的侧面的粗糙度等的能量射线。以下，将抗蚀剂膜和抗蚀剂图案总称为“抗蚀剂”。另外，将抗蚀剂膜的表面、抗蚀剂图案的表面和抗蚀剂图案的侧面总称为“抗蚀剂的表面”。只要能够伴随升华物的产生而使抗蚀剂图案发生反应，能量射线的振幅和波长等就没有特别限制。作为能量射线的具体例，能够列举真空紫外光(VUV光：VacuumUltra Violet Light)。
如图1所示，光照射装置1包括壳体10、闸门20、多个射线源30、开闭器40、旋转保持部50、处理用气体供给部70、待机用气体供给部60、多个气体释放部80和排气部90。
壳体10是用于将其内部空间从外部空间隔离开的容器。壳体10的内部通过水平的分隔壁13被上下分隔，分隔壁13的下方为处理室11，分隔壁13的上方为线源室12。即，光照射装置1包括将处理室11与线源室12分隔开的分隔壁13。处理室11收纳处理对象的晶片W。在壳体10的周壁形成有用于对处理室11内送入或送出晶片W的出入开口14。闸门20例如以电动马达或者气缸为动力源，将出入开口14开闭。
线源室12收纳多个射线源30。射线源30内置有能量射线的发生源，将由发生源发生的能量射线在一个方向出射。例如，射线源30为氘灯，出射真空紫外线。射线源30可以出射包含真空紫外线和波长比真空紫外线大的近紫外线这两者的能量射线。真空紫外线是波长为10～200nm的光，近紫外线是波长为300～400nm的光。例如，射线源30出射在115～400nm中具有连续的光谱分布的能量射线。光谱分布的峰值例如在150～160nm。
多个射线源30在水平方向上分散设置，且以各自的能量射线的出射部31朝向分隔壁13的状态(例如朝向铅垂下方的状态)固定在壳体10的顶部。如上所述，收纳射线源30是指至少收纳射线源30的出射部31，并不限于收纳射线源30整体。
在分隔壁13中，在与多个射线源30的出射部31各自相对的多个部位分别设置有多个窗部15，以使从射线源30出射的能量射线透射。由此，从射线源30出射的能量射线能够照射到处理室11内的晶片W。即，光照射装置1具有设置于分隔壁13的多个窗部15，以使从多个射线源30向处理室11内的晶片W出射的能量射线分别透射。
当向晶片W的表面Wa的抗蚀剂照射能量射线时，抗蚀剂表层中的一部分的化学键被切断。由此，抗蚀剂的表面自由能降低，抗蚀剂表层的内部应力降低，所以抗蚀剂表层的流动性变高。因此，能够改善抗蚀剂的表面的粗糙度。
开闭器40在多个射线源30点亮的状态下能够切换为：使从射线源30出射的光照射到晶片W的开状态；和不使从射线源30出射的光照射到晶片W的闭状态。开闭器40例如具有遮光片41和开闭驱动部42。遮光片41在线源室12内与分隔壁13平行地配置。遮光片41具有使从多个射线源30出射的能量射线分别透射的多个透光开口43。
开闭驱动部42使遮光片41移动以使透光开口43的位置错开，来切换上述开状态和上述闭状态。在开状态下，透光开口43位于各自的射线源30之下。由此，从射线源30出射的光经由透光开口43和窗部15被照射到处理室11内的晶片W。在闭状态下，没有透光开口43的部分位于各自的射线源30之下。由此，从射线源30出射的光在线源室12内被遮断。
旋转保持部50保持收纳于处理室11内的晶片W并使其旋转。例如，旋转保持部50具有保持部51和旋转驱动部52。保持部51支承水平地配置在处理室11内的晶片W，通过真空吸附等对该晶片W进行保持。旋转驱动部52使保持部51绕铅垂的轴线旋转。伴随保持部51的旋转，保持部51所保持的晶片W也旋转。
处理用气体供给部70(气体供给部)，至少在对处理室11内的晶片W照射能量射线的期间，向处理室11和线源室12内供给非活性气体(以下，称为“处理用气体”。)。作为处理用气体的具体例，能够列举氩气、氦气、氙气和氮气等。向处理室11和线源室12供给处理用气体是指，包括经处理室11向线源室12供给处理用气体的情况和经线源室12向处理室11供给处理用气体的情况。通过向处理室11内供给处理用气体，能够抑制与处理室11内的气氛的化学反应而导致的抗蚀剂的变质。通过向线源室12内供给处理用气体，能够抑制线源室12内的臭氧的产生。
例如，处理用气体供给部70包括气源71和阀72。气源71将处理用气体送到处理室11和线源室12。阀72按照控制信号动作，开闭从气源71向处理室11和线源室12去的送气路径。作为阀72的具体例，能够列举电磁阀和气动阀。
待机用气体供给部60至少在闸门20打开的期间，向线源室12内供给非活性气体(以下称为“待机用气体”。)。作为待机用气体的具体例，能够列举氮气等。通过供给待机用气体，在闸门20打开的期间也能够抑制线源室12内的臭氧的产生。
例如待机用气体供给部60包括气源61和阀62。气源61将待机用气体送到线源室12。阀62按照控制信号动作，开闭从气源61向线源室12去的送气路径。作为阀62的具体例，能够列举电磁阀和气动阀。
多个气体释放部80在处理室11内分别设置在多个窗部15的周围，沿着窗部15的表面释放非活性气体。例如，气体释放部80将由处理用气体供给部70供给的处理用气体沿着窗部15的表面释放。例如，气体释放部80以包围窗部15的方式设置，将处理用气体以使其从窗部15的外周向中心15a去的方式释放。
排气部90将从气体释放部80聚集到窗部15的中心15a的处理用气体引导到光照射装置1内的晶片W侧(下方)，并其排出到处理室11外。例如排气部90具有排气泵91和阀92。排气泵91例如是电动式的真空泵，从处理室11内的下部将气体吸出。阀92开闭从处理室11向排气泵91去的排气路径。
(气体释放部)
接着，详细地例示气体释放部80的结构。如图2所述，气体释放部80具有包围部81、缓冲空间82、隙缝83和通气孔84。包围部81以包围窗部15的表面的方式设置于分隔壁13。包围部81在包围窗部15的表面的环状部，比窗部15的表面向晶片W侧(下方)突出。
缓冲空间82以包围窗部15的表面的方式设置在包围部81内。缓冲空间82至少局部地包围窗部15的表面即可，所以也可以不必遍及整周地设置成环状。隙缝83以从缓冲空间82内向窗部15的中心15a导出非活性气体的方式，沿着窗部15的外周在包围部81的内周面具有开口。通气孔84以从线源室12向缓冲空间82导入非活性气体的方式设置于分隔壁13。即，通气孔84在缓冲空间82至线源室12之间贯通分隔壁13。
作为一例，分隔壁13具有壁主体100和多个窗单元110。壁主体100水平扩展地将壳体10内分隔为处理室11和线源室12。壁主体100在与多个窗部15分别对应的多个部位具有开口101。多个窗单元110分别嵌入于多个开口101而构成窗部15和气体释放部80。
窗单元110具有透光圆片111和片保持件120。透光圆片111是使能量射线透射的圆片。例如透光圆片111由无机玻璃或有机玻璃等构成。作为一例，透光圆片111由氟化镁玻璃构成。
片保持件120在开口101内保持透光圆片111。片保持件120具有框部121和片支承部122。框部121是整周地包围透光圆片111的外周面的环状部。片支承部122是与框部121之下相连的环状部。片支承部122的内周面比框部121的内周面向内侧突出。片支承部122中的比框部121的内周面向内侧突出的部分从下方支承透光圆片111的外周部分。通过该构成，在比片支承部122的内周面靠内侧形成窗部15，片支承部122成为包围窗部15的表面的包围部81。
在片支承部122内形成遍及其整周的环状空间123。在片支承部122中，比环状空间123靠内周侧的壁部124从透光圆片111的下表面稍微离开。由此，形成于透光圆片111与壁部124之间的间隙126通过沿着壁部124的外周的筒状的隙缝127，遍及整周地与环状空间123连通。
在框部121形成贯通线源室12与环状空间123之间的至少一个部位的通气孔125。在包围透光圆片111的多个部位形成通气孔125。在该构成中，环状空间123相当于上述缓冲空间82，间隙126相当于上述隙缝83，通气孔125相当于上述通气孔84。
根据以上的结构，能够将释放到气体释放部80的处理用气体从线源室12进行供给。因此，上述的处理用气体供给部70与线源室12连接(参照图1)。
(分隔壁和气体释放部的变形例)
以上例示了从线源室12向缓冲空间82供给处理用气体的结构，但是不限于此。例如如图3～图5所示，光照射装置1可以构成为利用沿着分隔壁13设置的气体流路16对缓冲空间82供给处理用气体。气体流路16形成在分隔壁13内。在分隔壁13可以形成贯通气体流路16和线源室12之间的至少一个部位的通气孔17。在该构成中，气体释放部80不具有上述通气孔84。
气体释放部80可以构成为经由以进一步包围上述缓冲空间82(第1缓冲空间)的方式形成在包围部81内的缓冲空间85(第2缓冲空间)，向缓冲空间82供给处理用气体。在该情况下，气体流路16至少在一个部位与缓冲空间85连接，缓冲空间82和缓冲空间85在包围窗部15的多个部位彼此连接。气体流路16与缓冲空间85的连接部位的数量可以比缓冲空间82与缓冲空间85的连接部位的数量少。
作为一例，分隔壁13包括第1分隔壁210和相对于多个第1分隔壁210重叠于处理室11侧的第2分隔壁220。第1分隔壁210和第2分隔壁220彼此接触。第1分隔壁210在与多个窗部15各自对应的多个部位具有开口211、片支承部212和透光圆片213。片支承部212从开口211的内周面的下部遍及整周向内侧突出。透光圆片213是与上述透光圆片111同样能够使能量射线透射的圆片。透光圆片213嵌入于开口211中，由片支承部212支承。
第2分隔壁220具有与多个开口211各自对应的多个开口221。如图4和图5所述，在第2分隔壁220的上表面中在各开口221的周围形成第1环状槽222和第2环状槽224。第1环状槽222遍及整周地包围开口221，第2环状槽224遍及整周地进一步包围第1环状槽222。
第1环状槽222和第2环状槽224在包围开口221的多个部位(在图示中为4个部位)连接。比第1环状槽222靠内周侧的壁部223从第1分隔壁210的下表面稍微离开。在第2分隔壁220的上表面还形成有通过多个第2环状槽224彼此之间的至少1个(例如2个)线状槽225。各第2环状槽224与任一个线状槽225在一个部位彼此连接。在第2分隔壁220的上表面还可以形成连接线状槽225彼此的线状槽226。在第1分隔壁210，按每个线状槽225形成贯通线状槽225内与线源室12之间的至少一个部位的通气孔214。
在该构成中，第1环状槽222的内部相当于上述缓冲空间82，第2环状槽224的内部相当于上述缓冲空间85。另外，形成在壁部223与第1分隔壁210之间的间隙相当于隙缝83。此外，线状槽225的内部相当于上述气体流路16，通气孔214相当于上述通气孔17。
根据以上的结构，能够从气体流路16供给：要从气体释放部80向处理室11内释放的处理用气体和要向线源室12内供给的处理用气体这两者。因此，上述的处理用气体供给部70与气体流路16连接(参照图3)。
(排气引导部)
例如如图6所述，排气部90还具有将气体从处理室11内的包围晶片W的配置区域的多个部位引导到排气泵91的排气引导部93。例如排气引导部93具有夹着晶片W的配置区域的2个排气管94和连接2个排气管94的端部彼此的连接管95。在排气管94形成由在其长度方向上排列的多个排气口96。各排气口96例如在晶片W的配置区域侧具有开口。连接管95经由阀92与排气泵91连接。
根据排气引导部93，能够从形成有排气口96的多个部位向排气泵91引导气体。由此，能够在处理室11内的下部的广范围内将气体吸出，所以能够将多个各气体释放部80所释放的处理用气体更可靠地引导到晶片W侧(下方)。
(控制器)
光照射装置1还可以包括控制器900。控制器900执行以下控制，即：控制开闭器40，使得能量射线通过多个窗部15，从射线源30被照射到处理室11内的晶片W上；控制处理用气体供给部70和排气部90，使得至少在向晶片W照射能量射线的期间，从多个气体释放部80沿多个窗部15的表面释放非活性气体。
图7是例示与控制器900功能上等效的结构的框图。如图7所述，控制器900作为功能性结构(以下称为“功能模块”。)包括照射控制部911、供气控制部912、排气控制部913、旋转控制部914和出入控制部915。
照射控制部911在光照射装置1的起动时使射线源30点亮，在光照射装置1的停止时使射线源30熄灭。另外，照射控制部911在射线源30的点亮中，通过开闭器40来切换上述开状态和上述闭状态。
供气控制部912至少在闸门20开放的期间中，通过待机用气体供给部60向线源室12内供给待机用气体，至少在向晶片W照射能量射线的期间中，通过处理用气体供给部70向线源室12和处理室11内供给处理用气体。排气控制部913至少在向晶片W照射能量射线的期间中，将处理室11内的下部的气体通过排气部90排出。
旋转控制部914至少在向晶片W照射能量射线的期间中，通过旋转驱动部52使晶片W旋转。出入控制部915伴随晶片W的送入和送出而使闸门20开闭，使送入的晶片W保持在保持部51，使保持部51解除要送出的晶片W的保持。
图8是例示控制器900的硬件构成的框图。控制器900由一个或者多个控制用计算机构成。如图8所述，控制器900具有电路920。电路920包括至少一个处理器921、存储器922、存储装置923、输入输出端口924。存储装置923具有例如硬盘等、计算机可读取的存储介质。存储装置923存储有程序，该程序使控制器900执行以下控制，即：控制开闭器40，使得能量射线通过多个窗部15，从射线源30被照射到处理室11内的晶片W上；控制处理用气体供给部70和排气部90，使得至少在向晶片W照射能量射线的期间，从多个气体释放部80沿多个窗部15的表面释放非活性气体。
存储器922暂时存储从存储装置923的存储介质读入的程序和处理器921的运算结果。处理器921与存储器922协作来执行上述程序，构成上述的各功能模块。输入输出端口924按照来自处理器921的指令，在闸门20、射线源30、开闭器40、保持部51、旋转驱动部52、待机用气体供给部60、处理用气体供给部70与排气部90之间进行电信号的输入输出。
此外，控制器900的硬件构成并不限于由程序来构成各功能模块。例如，控制器900的上述功能模块的至少一部分可以由专用的逻辑电路或者将其集成的ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit，专用集成电路)构成。
【光照射工序】
接着，作为光照射方法的一例，例示光照射装置1所执行的光照射工序。该工序包括：通过将收纳晶片W的处理室11与收纳能量射线的射线源30的线源室12分隔开的分隔壁13上所设置的多个窗部15，从射线源30向处理室11内的晶片W照射能量射线的步骤；和至少在晶片W被照射能量射线的期间，从在处理室11内分别设置在多个窗部15的周围的多个气体释放部80，分别沿着多个窗部15的表面释放非活性气体的步骤。
图9所示的工序在闸门20开放了壳体10的出入开口14的状态下开始。如图9所述，控制器900首先执行步骤S01、S02。在步骤S01中，供气控制部912在处理用气体供给部70所进行的处理用气体的供给停止的状态下，开始由待机用气体供给部60向线源室12内的待机用气体的供给。在步骤S02中，照射控制部911使全部的射线源30点亮。
控制器900接着依次执行步骤S03、S04、S05、S06、S07、S08。在步骤S03中，向处理室11内送入晶片W，出入控制部915待机直到其配置在保持部51上。在步骤S04中，出入控制部915使晶片W保持在保持部51。在步骤S05中，出入控制部915通过闸门20将出入开口14关闭。在步骤S06中，排气控制部913使排气部90开始进行从处理室11内的下部的气体的排出。在步骤S07中，供气控制部912使处理用气体供给部70开始进行向线源室12和处理室11内的处理用气体的供给。由此，在各气体释放部80中开始进行沿着窗部15的表面的处理用气体的释放。在步骤S08中，供气控制部912使待机用气体供给部60进行向线源室12内的待机用气体的供给。
控制器900接着依次执行步骤S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17、S18、S19。在步骤S11中，照射控制部911将开闭器40从闭状态切换为开状态。例如照射控制部911通过开闭驱动部42驱动遮光片41，使得透光开口43位于射线源30之下。由此，开始向处理室11内的晶片W照射能量射线的照射。在步骤S12中，旋转控制部914通过旋转驱动部52使处理室11内的晶片W以规定的转速旋转。
在步骤S13中，照射控制部911将开闭器40从开状态切换为闭状态。例如照射控制部911通过开闭驱动部42驱动遮光片41，使得没有透光开口43的位置位于射线源30之下。由此，停止向处理室11内的晶片W照射能量射线。
在步骤S14中，供气控制部912使待机用气体供给部60开始进行向线源室12内的待机用气体的供给。在步骤S15中，供气控制部912使处理用气体供给部70停止进行向线源室12和处理室11内的处理用气体的供给。在步骤S16中，排气控制部913使排气部90停止从处理室11内的下部的气体的排出。
在步骤S17中，出入控制部915通过闸门20使出入开口14开放。在步骤S18中，出入控制部915使保持部51解除晶片W的保持。在步骤S19中，出入控制部915待机直到从处理室11内送出晶片W。之后，控制器900使处理返回步骤S03。以后，在使射线源30继续点亮的状态下，反复执行晶片W的更换和光照射。
【本实施方式的效果】
如以上说明所示，光照射装置1包括：收纳晶片W的处理室11；收纳能量射线的射线源30的线源室12；将处理室11与线源室12分隔开的分隔壁13；多个窗部15，其设置在分隔壁13，能够使从射线源30向处理室11内的晶片W出射的能量射线透射；和多个气体释放部80，其分别设置在处理室11内的多个窗部的周围，沿多个窗部15的表面释放非活性气体。
根据该光照射装置1，通过从设置在窗部15的周围的气体释放部80释放的非活性气体，能够强制性地形成沿着窗部15的表面的气流。因此，能够抑制因能量射线的照射而产生的升华物等对窗部15的附着。另外，能够期待除去附着了的升华物等的作用。因此，能够有效提高光照射处理的稳定性。
图10是例示升华物附着在窗部15时的影响的图表。该图表用比率表示粗糙度的改善效果。图10的左边的图表是升华物附着在窗部15之前的图表，图10的右边的图表是升华物附着在窗部15之后的图表。从图10的图表可知，在升华物附着在窗部15时，粗糙度的改善效果大幅降低。在升华物附着时，不仅向晶片W照射的能量射线的光量降低，而且向晶片W照射的能量射线的光谱分布也发生变化。因此，认为使得粗糙度的改善效果大幅降低。如上所述，根据光照射装置1，能够抑制升华物对窗部15的附着，因此能够抑制图10所示的粗糙度的改善效果的降低。
多个气体释放部80可以分别以包围多个窗部15的任一个窗部15的方式设置，将非活性气体以从窗部15的外周向中心15a去的方式释放。在该情况下，非活性气体汇集到窗部15的中心15a，由此进一步形成从窗部15的表面离开的气流。因此，能够进一步抑制升华物等对窗部15的附着。
多个气体释放部80可以分别具有：以包围窗部15的表面的方式设置在分隔壁13的包围部81；以包围窗部15的表面的方式设置在包围部81内的缓冲空间82；和隙缝83，其沿着窗部15的表面的外周在包围部81的内周面具有开口，以从缓冲空间82内向窗部15的中心15a导出非活性气体。在该情况下，通过使非活性气体暂时存积在缓冲空间82，能够抑制窗部15的周向上的非活性气体的释放量的偏差。因此，能够更可靠地抑制升华物等对窗部15的附着。
光照射装置1可以还包括向线源室12供给非活性气体的气体供给部70，多个气体释放部80分别还具有设置在分隔壁13的通气孔84，以从线源室12向缓冲空间82导入非活性气体。在该情况下，将线源室12作为非活性气体的气体流路来加以利用，能够实现装置构成的简单化。
光照射装置1可以还包括：沿着分隔壁13设置的、向多个气体释放部80的缓冲空间82供给非活性气体的至少一个气体流路16；和向气体流路16供给非活性气体的气体供给部70。在该情况下，通过设置沿着分隔壁13设置的专用的气体流路16，能够抑制从线源室12内向处理室11内的气体的流入。由此，能够抑制从线源室12内向处理室11内的杂质进入，所以容易在线源室12内配置开闭器40等的可动部。
多个气体释放部80可以分别具有：缓冲空间82；和以进一步包围缓冲空间82的方式形成在包围部内的缓冲空间85，气体流路16至少在一个部位与缓冲空间85连接，缓冲空间82与缓冲空间85在包围窗部15的表面的多个部位彼此连接。在该情况下，通过缓冲空间85能够降低窗部15的周向上的压力的不均。并且，从缓冲空间85向缓冲空间82去从包围窗部15的多个部位流入非活性气体，在缓冲空间82中能够进一步降低窗部15的周向上的压力的不均。由此，能够抑制窗部15的周向上的非活性气体的释放量的不均，因此能够更可靠地抑制升华物等对窗部15的附着。
光照射装置1可以还包括排气部90，其将从多个气体释放部80的每一个汇集到窗部15的中心15a的非活性气体引导至处理室11内的晶片W侧，并将该非活性气体排出到处理室11外。在该情况下，能够进一步促进从窗部15的表面离开的气流的形成，因此能够进一步抑制升华物等对窗部15的附着。
此外，在利用真空紫外光进行的处理中，需要非活性气体的供给和处理室内的减压的情况较少。因此，将原来需要的非活性气体的供给源用于向气体释放部供给非活性气体，将原来需要的减压源用于从排气部排气，能够合理且容易地构成装置。
以上，对实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种的变更。作为处理对象的基片，并不限于半导体基片，例如可以为玻璃基片、掩模基片、FPD(Flat Panel Display，平板显示器)等。
